JP3169381U - 電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】電子機器等に使用する冷却装置において、気液循環を促進する構造を設けたヒートシンクモジュールを提供する。【解決手段】冷却用作動流体を充填する中空本体11を設け、上記中空本体内部に対して冷却用作動流体の第1入口端111及び第1出口端112及び導流領域113を配する。さらに、上記冷却用作動流体の第1入口端及び第1出口端は上記導流領域の両端側に位置し、上記導流領域には、上記第1入口端から第1出口端に向けて作動流体をガイドする複数の導流体1131を間隔を置いて配列して、これらの導流体の間に冷却用作動流体の流路1132を形成して冷却装置を構成する。【選択図】図2
Description
本考案は、電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュールに関し、特に、冷却装置内に気液循環を促進する構造を設けた電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュールに関する。
近年の電子半導体産業の急速な発展、プロセス技術の進歩、並びに市場の需要の趨勢に伴い、電子機器は、徐々に軽薄短小の形態に向かっているが、外形寸法が徐々に小さくなる過程において、機能及び演算能力は、絶えず向上している。情報産業において、容量の大きいノート型パソコン及びデスクトップ型パソコンが実際に動作する時、多くの電子部品が熱を発生するが、そのうち、CPU(Central Processing Unit)が発生する熱量が最大であり、この時、ヒートシンク片とファンを組み合わせて構成されるヒートシンクは、ヒートシンク機能を提供し、即ち、CPUを保護する重要な役割を担い、CPUに正常動作温度を維持させ、所期の機能を発揮させるので、CPUヒートシンクは、現在、情報産業において重要な部品となっている。
従って、近年より、水冷技術のパソコンへの応用が拡大され始めており、水冷技術は、体積が膨大なヒートシンクを省略するが、それは、実際にシステム内の熱源の熱を作動液体中に収集し、その後、熱交換器により空気と熱交換を行う動作を統一し、管路の長さが自身で変更可能であるので、熱交換器の位置も比較的柔軟性があり、熱交換器(ヒートシンクフィン)の設計が空間上の制限を受けることがないようにしている。但し、水冷技術は、1つのポンプにより作動液体の流動を推進する必要があり、更に、タンクを必要とするので、全体のシステムは、依然としてポンプの信頼性の問題、管路の漏洩の問題等を有する。
従来技術は、現在、依然として、ヒートパイプを用いて熱の移動を行い、その後、ヒートシンクフィンを用いて放熱することにより、熱交換の動作を行うか、ヒートパイプ及びヒートシンク部材内で毛細管作用によりヒートシンク効率を増加し、このほか、CPUの消費電力を低減することしかできない。
図1を参照する。それは、従来のループ式ヒートシンクモジュールの断面図であり、図に示すように、前記ヒートシンクモジュール8は、吸熱部材81及び冷却部材82及び管路部材83から構成され、前記該冷却部材82は、複数のヒートシンクフィン821から構成され、該吸熱部材81は、冷却用作動流体の出口811及び入口812を有し、その内部に作動流体84を充填し、前記吸熱部材81は、該管路部材83及び前記冷却部材82の接続を介して熱伝導ループを形成する。
前記管路部材83は、更に第1部分831及び第2部分832及び第3部分833を有し、該第1部分831は、該吸熱部材81及び該冷却部材82の間に設けられ、該第2部分832は、該冷却部材82内に貫通設置して巻き付けられ、該第3部分833は、該冷却部材82及び該吸熱部材81の入口812間に設けられ、これら該管路部材83内の第1、第2、第3部分831,832,833は、連続して一体に接続する。
熱伝導を行う時、先ず、該吸熱部材81を少なくとも1つの発熱部材9と接触させ、該発熱部材9が発生する熱量を吸収し、該吸熱部材81内の作動流体84を液体から蒸発させて気体に変換させ、該管路部材83の第1部分831を経て冷却部材82に流動して冷却を行い、前記気体状の作動流体84が該冷却部材82内部の管路部材83の第2部分832に進入後、該冷却部材82に対して該第2部分832から熱を伝達して、輻射方式で外部に放熱し、同時に管路部材83の第2部分832内の気体作動流体84を冷却凝結して、液体に変換する。続いて、該第2部分832から第3部分833を経て液体の作動流体84を継続して該吸熱部材81へ回流するよう導引し、循環を継続する。
前記作動流体84は、該第2部分832において、気体から液体に変換され、該第2部分832内の液体作動流体84は、単に重力作用によって該吸熱部材81内に緩やかに回流するので、該管路部材83の第2部分832の不連続箇所や屈曲箇所には、デッドスペースが形成され、該作動流体84の回流の効率を向上することがない。従って、従来技術は、以下の欠陥を有する:
1.熱伝導効果が良好でない;
2.熱伝導無効領域を有する;
3.コストが高い。
1.熱伝導効果が良好でない;
2.熱伝導無効領域を有する;
3.コストが高い。
上記の問題を解決する為、本考案の主要な目的は、気液循環効果を向上した冷却装置を提供することにある。
本考案のもう1つの目的は、気液循環を向上可能で、熱対流のデッドスペースの発生を減少するヒートシンクモジュールを提供することである。
上記の目的を達成する為、本考案が提供する冷却装置及びそのヒートシンクモジュールは、前記冷却装置が、少なくとも1つの第1入口端及び少なくとも1つの第1出口端及び導流領域を有する中空本体を備え、該第1入口端及び該第1出口端は、それぞれ該導流領域の両側に対応設置され、前記導流領域は、複数の導流体を有し、該導流体の一端が該第1入口端に対応し、その他端が第1出口端に対応し、該導流体は、間隔を置いて配列され、該導流体間に少なくとも1つの流路を有する。
上記の目的を達成する為、本考案が提供するヒートシンクモジュールは、冷却装置と、少なくとも1つの吸熱部材と、を具え、前記冷却部材は、中空本体を有し、該中空本体は、少なくとも1つの第1入口端及び少なくとも1つの第1出口端及び導流領域を有し、該第1入口端及び該第1出口端は、それぞれ該導流領域の両側に対応設置され、前記導流領域は、複数の導流体を有し、該導流体の一端が該第1入口端に対応し、その他端が第1出口端に対応し、該導流体は、間隔を置いて配列され、該導流体間に少なくとも1つの流路を有し、該吸熱部材は、蒸発部を有し、該蒸発部両側は、それぞれ第2入口及び第2出口を有し、該第2入口は、第1熱伝導部材を介し、前記第1出口端と接続し、該第2出口は、第2熱伝導部材を介し、前記第1入口端と接続する。
本考案の導流領域の設置は、冷却装置及びヒートシンクモジュールの気液循環を向上するだけでなく、更に熱伝導における作動流体の滞留するデッドスペースの発生を回避することができる。
従って、本考案は、以下の利点を有する:
1.熱伝導のための作動流体の滞留領域がない;
2.気液循環を向上できる;
3.熱伝導効率を大幅に向上する;
4.コストを低減する。
1.熱伝導のための作動流体の滞留領域がない;
2.気液循環を向上できる;
3.熱伝導効率を大幅に向上する;
4.コストを低減する。
本考案の上記目的及びその構造及び機能上の特性について、図面に基づく好適実施例を挙げ、以下に説明する。
図2を参照する。それは、本考案の冷却装置の第1実施例の断面図であり、図に示すように、前記冷却装置1は、中空本体11を具える。
前記中空本体11は、少なくとも1つの第1入口端111及び少なくとも1つの第1出口端112及び導流領域113を有し、該第1入口端111及び該第1出口端112は、それぞれ該導流領域113の両端側に対応して設置され、前記導流領域113は、複数の導流体1131を有し、該導流体1131は、間隔を置いて配列され、各同流体1131間に少なくとも1つの流路1131を形成し、該導流体1131の一端が該第1入口端111に対応し、その他端が該第1出口端112に対応して配置する。
前記流路1132は、第1端1132a及び第2端1132bを有する。
図3は、本考案の冷却装置の第2実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第1実施例と一部構造が同一であるので、ここでは、再度記載しない。本実施例が前記第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記第1入口端111が更に補助拡散部114を延伸する点であり、該補助拡散部114は、第1拡散端1141及び第2拡散端1142を有し、該第1拡散端1141の幅が第2拡散端1142より小さい。
図4は、本考案の冷却装置の第3実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第1実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは再度記載しない。
本実施例が第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体11の内壁は、毛細構造11aを有する点であり、前記毛細構造11aは、金属粉末の焼結又はメッシュの何れかで形成され、本実施例は、金属粉末の焼結を例として説明するが、これに限定するものではない。
本実施例が第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体11の内壁は、毛細構造11aを有する点であり、前記毛細構造11aは、金属粉末の焼結又はメッシュの何れかで形成され、本実施例は、金属粉末の焼結を例として説明するが、これに限定するものではない。
図5は、本考案の冷却装置の第4実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第1実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは再度記載しない。
本実施例が第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体11の内壁が、複数の溝及び複数の凹部11b又は凸部のうち何れかを有する点であり、本実施例は、凹部11bを例とし、説明するが、これに限定するものではない。
本実施例が第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体11の内壁が、複数の溝及び複数の凹部11b又は凸部のうち何れかを有する点であり、本実施例は、凹部11bを例とし、説明するが、これに限定するものではない。
図6は、本考案の冷却装置の第5実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記第1実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは再度記載しない。
本実施例が前記第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体11の外部は、複数のヒートシンクフィン11cを設けてなる点である。
本実施例が前記第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記中空本体11の外部は、複数のヒートシンクフィン11cを設けてなる点である。
前記各実施例の中空本体11内に作動流体2を有し、前記作動流体2は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである。
図7は、本考案のヒートシンクモジュールの第1実施例の断面図である。図に示すように、前記ヒートシンクモジュール3は、冷却装置1及び少なくとも1つの吸熱部材4、第1熱伝導部材5及び第2熱伝導部材6を具える。
前記冷却装置1は、前記冷却装置1の第1実施例の構造と同一であり、前記冷却装置1の第1実施例の説明及び図面を参照し、本実施例の説明では、再度記載しない。
前記吸熱部材4は、蒸発部41を有し、該蒸発部41両側は、それぞれ第2入口42及び第2出口43を有し、該第2入口42は、前記第1熱伝導部材5を介し、前記第1出口端112と接続し、該第2出口43は、前記第2熱伝導部材6を介し、前記第1入口端111と接続する。
前記第1熱伝導部材5及び該第2熱伝導ユニット6は、中空の管状態であり、それは、金属又はプラスチック材質の何れかで形成される。本考案中の第1熱伝導部材5は、ヒートパイプとし、その内部に毛細構造51又は溝構造を有する。
前記冷却装置1両側は、複数のヒートシンクフィン11cに設ける。
図8は、本考案のヒートシンクモジュールの第2実施例の断面図である。図に示すように、本実施例は、前記ヒートシンクモジュール3の第1実施例と一部の構造が同一であるので、ここでは、再度記載しない。本実施例が前記ヒートシンクモジュール3の第1実施例と異なる箇所は、本実施例の前記冷却装置1の第1入口端111は、更に、補助拡散部114を延伸し、該補助拡散部114は、第1拡散端1141及び第2拡散端1142を有し、該第1拡散端1141の幅は、該第2拡散端1142より小さいことにある。
図9は、本考案のヒートシンクモジュールの動作説明図である。図に示すように、前記ヒートシンクモジュール3は、熱伝導動作を行う時、吸熱部材4により少なくとも1つの熱源7と接触し、吸熱部材4内の作動流体2に熱を受けることにより蒸発領域中で液体を気体に変換させ、作動流体21を該第2出口43から排出させ、同時に該第2熱伝導部材6により該冷却装置1の第1入口端111まで伝達し、該冷却装置1内に進入させ、冷却装置1中の導流領域113を介し、気液循環に要する高圧の駆動を確立し、導流領域113内において、適当な減圧構造により、低圧端を発生し、ヒートシンクモジュール3中の気液循環に要する圧力勾配を形成し、最後に液体作動流体22が第1熱伝導部材5から吸熱部材4に戻るように導引され、ヒートシンクモジュール3の熱伝導効率の向上を達成し、従来の冷却部材内の無効領域の問題を改善する。
1 冷却装置
11 中空本体
11a 毛細構造
11b 凹部
111 第1入口端
112 第1出口端
113 導流領域
1131 導流体
1132 流路
1132a 第1端
1132b 第2端
114 補助拡散部
1141 第1拡散端
1142 第2拡散端
2 作動流体
21 気体作動流体
22 液体作動流体
3 ヒートシンクモジュール
4 吸熱部材
41 蒸発部
42 第2入口
43 第2出口
44 毛細構造
5 第1熱伝導部材
51 毛細構造
6 第2熱伝導部材
7 熱源
11 中空本体
11a 毛細構造
11b 凹部
111 第1入口端
112 第1出口端
113 導流領域
1131 導流体
1132 流路
1132a 第1端
1132b 第2端
114 補助拡散部
1141 第1拡散端
1142 第2拡散端
2 作動流体
21 気体作動流体
22 液体作動流体
3 ヒートシンクモジュール
4 吸熱部材
41 蒸発部
42 第2入口
43 第2出口
44 毛細構造
5 第1熱伝導部材
51 毛細構造
6 第2熱伝導部材
7 熱源
Claims (13)
- 冷却用作動流体を充填する中空本体を具え、
上記中空本体内部に対して冷却用作動流体の第1入口端及び第1出口端及び導流領域を設け、
上記冷却用作動流体の第1入口端及び第1出口端は上記導流領域の両端側に位置し、
上記導流領域には、上記第1入口端から第1出口端に向けて作動流体をガイドする複数の導流体を間隔を置いて配列して、これらの導流体の間に冷却用作動流体の流路を形成した、冷却装置。 - 前記流路が冷却用作動流体が流入する第1端及び流出する第2端を有する請求項1に記載の冷却装置。
- 前記第1入口端は、更に冷却用作動流体が流入する補助拡散部を延長して形成し、該補助拡散部は、冷却用作動流体が流入する流路の狭い第1拡散端から導流領域に向けて流路が拡大した第2拡散端を設けた請求項1に記載の冷却装置。
- 前記中空本体の内壁に毛細構造を有する請求項1に記載の冷却装置。
- 前記毛細構造は、金属粉末の焼結及びメッシュのうちの何れかである請求項4に記載の冷却装置。
- 前記中空本体の内壁は、複数の溝及び複数の凹部又は複数の凸部のうち何れかを有する請求項1に記載の冷却装置。
- 前記中空本体内に作動流体を充填し、前記作動流体は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである請求項1に記載の冷却装置。
- 冷却用作動流体を充填する中空本体を具え、
上記中空本体内部に対して冷却用作動流体の第1入口端及び第1出口端及び導流領域を設け、
上記冷却用作動流体の第1入口端及び第1出口端は上記導流領域の両端側に位置し、
上記導流領域には、上記第1入口端から第1出口端に向けて作動流体をガイドする複数の導流体を間隔を置いて配列して、これらの導流体の間に冷却用作動流体の流路を形成した、冷却装置と、
冷却用作動流体を充填する蒸発部を有し、該蒸発部はその両端に冷却用作動流体の流入する第2入口と冷却用作動流体が流出する第2出口とを設け、該第2入口と上記冷却装置の第1出口端とを冷却用作動流体を流通させる第1熱伝導部材を介して接続し、上記第2出口と上記冷却装置の第1入口とを冷却用作動流体を流通させる第2熱伝導部材を介して接続した少なくとも1つの吸熱部材と、
から構成されるヒートシンクモジュール。 - 前記流路が冷却用作動流体が流入する第1端及び流出する第2端を有する請求項8に記載のヒートシンクモジュール。
- 前記第1入口端は、更に冷却用作動流体が流入する補助拡散部を延長して形成し、該補助拡散部は、冷却用作動流体が流入する流路の狭い第1拡散端から導流領域に向けて流路が拡大した第2拡散端を設けた請求項8に記載のヒートシンクモジュール。
- 前記中空体内に作動流体を充填し、前記作動流体は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである請求項8に記載のヒートシンクモジュール。
- 前記吸熱部材内に作動流体を充填し、前記作動流体は、純水、メタノール、アセトン、R134A 等の冷媒のうちの何れかである請求項8に記載のヒートシンクモジュール。
- 前記第1熱伝導部材がヒートパイプであり、その内部に毛細構造を有する請求項8に記載のヒートシンクモジュール。
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JP2011002708U JP3169381U (ja) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | 電子機器用冷却装置及びそのヒートシンクモジュール |
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WO2013018667A1 (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | 日本電気株式会社 | 冷却装置及びそれを用いた電子機器 |
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